Teorie relativity - co to je? Postuláty teorie relativity. Čas a prostor v teorii relativity

Na počátku 20. století byla formuloval teorii relativity. Co to je a kdo jeho tvůrce zná každý školák dnes. Je to tak fascinující, že i zájem o lidi, kteří jsou daleko od vědy. V tomto článku v srozumitelně popisuje teorii relativity: co to je, jaké jsou jeho postuláty a aplikace.

Říká se, že k Albertu Eynshteynu, tvůrce, vhled přišel v mžiku. Vědec údajně jel tramvají v Bernu ve Švýcarsku. Díval se na pouliční hodiny, a uvědomil si, že hodiny se zastaví, když tramvaj zrychlit na rychlost světla. V tomto případě by nebylo času. v teorii relativity hraje velmi důležitou roli. Jeden z postulátů formulované Albert Einstein - různí pozorovatelé vnímají realitu jinak. To platí zejména s ohledem na čas a vzdálenost.

Účtování pozici pozorovatele

V ten den, Albert si uvědomil, že jazyk vědy, popis veškerého fyzikálního jevu či události závisí na tom, zda pozorovatel je v referenčním rámci. Například, pokud každý cestující tramvají klesnou body, které spadají ve vztahu k němu dolů. Podíváme-li se z pohledu stojí na pěší zóně, trajektorie pádu odpovídá parabole, jak tramvajových pohybuje zatímco snižující brýle. To znamená, že referenční systém u každého. Nabízíme bližší pohled na základní principy teorie relativity.

Distribuované zákon provoz a princip relativity

Navzdory skutečnosti, že když změníte popis událostí počítání systémy se liší, existují univerzální věci, které zůstávají stejné. Abychom to pochopili, musíme klást otázku, nesmí klesnout body, a zákon přírody, která způsobuje, že pád. Pro jakékoliv pozorovatele, bez ohledu na pořadí v pohyblivých nebo pevných souřadného systému to znamená, že odpověď je beze změny. Tento zákon se nazývá zákon rozdělení provozu. To rovněž platí v tramvaji, a na ulici. Jinými slovy, pokud je popis událostí vždy záleží na tom, kdo se na ně dívat, pak to neplatí zákony přírody. Jsou to, jak je vyjádřen v vědeckého jazyka, neměnný. Že se jedná o princip relativity.

Dva z Einsteinovy teorie

Tento princip, stejně jako jakákoliv jiná hypotéza, bylo nutné, aby první kontrole, korelovat ji s přírodními jevy aktivní v naší realitě. Einstein odvodit 2 teorii relativity. I když jsou příbuzné, ale jsou považovány za samostatné.

Soukromý nebo speciální teorie relativity (SRT) je založen na předpokladu, že pro všechny druhy referenčních systémů, které jsou konstantní rychlost, přírodní zákony jsou stejné. Obecná teorie relativity (GR) Tato zásada se vztahuje na všechny referenční rámec, včetně těch, které se pohybují se zrychlením. V roce 1905 Albert Einstein publikoval první teorii. Druhý, složitější z hlediska matematického aparátu, dokončena v roce 1916. Vytvoření teorie relativity, SRT a BRT, byl důležitý krok ve vývoji fyziky. Pojďme bydlí na každém z nich.

Speciální teorie relativity

Co je to, co je jeho podstatou? Pojďme na tuto otázku odpovědět. Je to právě tato teorie předpovídá mnoho paradoxní účinky, které jsou v rozporu s našimi intuice o tom, jak svět funguje. To jsou účinky, které se objevují, když se rychlost blíží rychlosti světla. Nejznámější z nich je dilatace času efekt (z hodin). Hodinky, které jsou pohyblivé vzhledem k pozorovateli, jsou pomalejší než ty, které jsou v jeho rukou pro něj.

V souřadnicovém systému, pohybující se rychlostí blízkou rychlosti světla, protažení, vzhledem k pozorovateli, a délka objektů (prostorový rozsah), v kontrastu, je stlačena ve směru osy tohoto pohybu. Tento efekt vědci nazývají-Fitzgerald zkracování Lorentz. Přesto v roce 1889 popsal Dzhordzh Fitsdzherald, italský fyzik. A v roce 1892, Hendrik Lorentz, Holanďan, dodal. Tento účinek vysvětluje negativní výsledek, který dává Michelson-Morley experiment, ve kterém je rychlost planety ve vesmíru stanoví měřením „éteru vítr“. To jsou základní principy teorie relativity (speciální). Einstein doplněno tyto rovnice vzorec konverzi hmotnost provádí obdobně. Podle něj, tak rychlost tělo blíží rychlosti světla, tělesná hmotnost se zvyšuje. Například, pokud je rychlost 260K. Km / s, tj. 87% z rychlosti světla, z pohledu pozorovatele, který je ve stacionárním referenčním snímku, zdvojnásobit množství objektu.

potvrzení STO

Všechna tato ustanovení, ať jsou v rozporu se zdravým rozumem, Einsteinovy doby se přímo a plně potvrzeny v četných pokusech. Jeden z nich držel University of Michigan výzkumníky. Tento podivný experiment potvrdil teorii relativity z fyziky. Výzkumníci umístěn na palubě letadla, které se pravidelně vyrobený transatlantické lety, ultra-přesné atomové hodiny. Pokaždé, když po svém návratu do svědectví těchto hodinách byly zkontrolovány s kontrolou na letišti. Ukázalo se, že hodiny v letadle pokaždé víc a víc zaostávala kontrol. Samozřejmě, že se jednalo pouze o drobné postavy, zlomky sekund, ale skutečnost je velmi významná.

Poslední výzkumníci půlstoletí studují základní urychlovač částic - obrovské hardware komplexů. V těchto elektronových svazků nebo protony, tj. Nabité elementární částice urychlit, pokud se neblíží rychlost světla. Poté oni bombardují jaderný cíl. V těchto testech je třeba vzít v úvahu skutečnost, že hmotnost částic roste, jinak výsledky experimentu nelze vykládat. V tomto ohledu se SRT již dlouho není jen hypotetické teorie. To se stalo jedním z nástrojů, které se používají v aplikované inženýrství, spolu s Newtonovy zákony mechaniky. Principy teorie relativity našel velkou praktické využití dnes.

Sto a Newtonovy zákony

Když už mluvíme o Newtonových zákonů (portrét vědce je uvedeno výše), je třeba poznamenat, že speciální teorie relativity, která je zdánlivě v rozporu, ve skutečnosti reprodukuje rovnice Newtonových zákonů téměř přesně, pokud se používá k popisu subjekt, jehož rychlost pohybu mnohem méně, než je rychlost světla. Jinými slovy, pokud používáte speciální relativitu, Newtonova fyzika není zrušeno. Tato teorie, v kontrastu, doplňuje a rozšiřuje ji.

Rychlost světla - univerzální konstantní

Použitím principu relativity, lze pochopit, proč se to hraje důležitou roli, je rychlost světla, spíše než cokoliv jiného v tomto světovém modelu konstrukce. Tato otázka je vznesena ty, kteří teprve začínají obeznámenost s fyzikou. Rychlost světla je univerzální konstantní, protože je definován jako takový přirozený zákon (více na toto téma lze nalézt tím, že studuje Maxwellovy rovnice). Rychlost světla ve vakuu, na základě principu relativity, v každém referenčním snímku je stejný. Můžete si myslet, že to je v rozporu se zdravým rozumem. Z toho vyplývá, že pro pozorovatele současně jako světlo pochází z pevného zdroje a z pohybující se (bez ohledu na to, zda je pohybující se rychlostí). Nicméně, to není. Rychlost světla, a to díky své zvláštní roli je dána ústřední postavení nejen zvláštní, ale i v obecné teorie relativity. říci i o tom.

Obecná teorie relativity

Používá se, jak již bylo řečeno, pro všechny vztažné soustavy nejsou nezbytně ty, jejichž rychlost pohybu vzhledem k sobě navzájem, je konstantní. Matematicky tato teorie vypadá mnohem těžší, než zvláštní. To vysvětluje skutečnost, že mezi jejich publikací splnily 11 let. GTR obsahuje speciální jako zvláštní případ. Z tohoto důvodu, Newtonovy zákony jsou také součástí. Nicméně, obecná relativnost daleko přesahuje jeho předchůdci. Například, to je vysvětleno v novém gravitace.

čtvrtá dimenze

Díky čtyřrozměrného světě se stává GRT: Čas přidán do třech prostorových dimenzích. Všechny z nich jsou od sebe neoddělitelné, a proto je nutné hovořit ne o prostorové vzdálenosti, která existuje v trojrozměrném světě mezi dvěma objekty. Nyní jde o časoprostorových intervaly mezi jednotlivými událostmi, spojující oba prostorové a časové vzdálenost, která je od sebe navzájem. Jinými slovy, čas a prostor v teorii relativity jsou považovány za čtyřrozměrný kontinua. To může být definováno jako časoprostoru. Toto kontinuum těchto pozorovatelů, kteří se pohybují ve vztahu k sobě, budou mít různé názory, a to i o případných dvěma událostmi, nebo jeden z nich v případě, že byli oba předcházela jiná. Nicméně příčinná souvislost není porušena. Jinými slovy, existence takového systému souřadnic, kde dvě události se vyskytují v různých sekvencích a zároveň neumožňuje ani GR.

Obecná teorie relativity a gravitační zákon

Podle gravitačního zákona, objevený Newtonem, síla vzájemné přitažlivosti existuje ve vesmíru mezi dvěma těly. Země z této polohy obíhá kolem Slunce, protože tam jsou síly přitažlivosti mezi nimi. Nicméně obecná teorie relativity je pohled na druhé straně k tomuto fenoménu. Gravity, podle této teorie - důsledek „zakřivení“ (deformace) časoprostoru, která je pozorována pod vlivem hmotnosti. Tělo je těžší (v našem příkladu, slunce), tím více „flex“ pod sebou časoprostor. V souladu s tím, její gravitační pole je tak silný.

S cílem lépe pochopit podstatu teorie relativity, zvažovat srovnání. Na pozemku, podle obecné teorie relativity, se točí kolem Slunce jako malá koule, která se valí kolem kráteru kužele, vytvořené v důsledku „nutit“ časoprostorového slunce. A skutečnost, že jsme byli zvyklí brát gravitační síla je vlastně vnější projev zakřivení, a ne násilím, v tom smyslu, že Newtona. Lepší vysvětlení fenoménu gravitace, než bylo navrženo v GRT, dosud nebyl nalezen.

Metody pro testování obecné teorie relativity

Všimněte si, že GRT není snadné zjistit, protože to vede v laboratoři téměř v souladu s právem univerzální gravitace. Avšak vědci stále ještě řadu důležitých experimentů. Jejich výsledky naznačují, že Einsteinova teorie je potvrzena. GRT také pomáhá vysvětlit různé jevy pozorované ve vesmíru. To, například, malé odchylky rtuti z jeho stacionární oběžné dráze. Z hlediska Newtonian klasické mechaniky nelze vysvětlit. To je také důvod, proč elektromagnetické záření ze vzdálených hvězd je ohnutý, jak prochází v blízkosti Slunce.

Výsledky předpovídané obecné relativity, ve skutečnosti, se podstatně liší od těch, které dávají zákony Newton (jeho portrét je uvedeno výše), pouze v případě, že jsou superstrong gravitační pole. Z tohoto důvodu k dokončení ověření obecné teorie relativity vyžaduje buď velmi přesná měření obrovského množství předmětů, nebo černé díry, protože naše obvyklé reprezentace ve vztahu k nim nepoužitelná. Proto je vývoj experimentálních metod k ověření této teorie je jedním z hlavních úkolů moderní experimentální fyziky.

Myslích mnoha vědců a lidí daleko od vědy trvá vytvořil Einsteinova teorie relativity. Co se děje, krátce jsme spolu mluvili. Tato teorie obrací naši známé představy o světě, takže zájem o ni ještě nebyl uhašen.